Caracterización de las vias de acceso del canal de potasio activado por calcio de músculo esquelético de rata

Abstract

El canal de potaвio activado por calcio de músculo esquelético de rata es un canal representativo de los canales de alta conductancia activados por calcio. Estos canales son muy selectivos a potasio y a la vez de alta conductancia. Con el objetivo de determinar algunos aspectos de la morfologia de la proteina, que le permiten tener características tan singulares, se ha estudiado la interacción de sales de amonio cuaternarias con el canal. Los resultados obtenidos indican que : Los cationes orgánicos son capaces de interactuar con el canal de un modo que ев dependiente del potencial eléctrico, bloqueando la corriente que pasa a través del canal. El bloqueador puede ser liberado aumentando la concentración de potasio en el mismo lado en que se agrega el bloqueador, en el opuesto, ó ambos, indicando que el bloqueo ocurre en el sistema de conducción. De las caracteristicas de los bloqueadores se muestra que el lado citoplasmático del canal es hidrofóbico, en cambio el lado extracelular es polar. De las dimensiones de los compuestos usados como bloqueadores ве рuede determinar que el lado citoplasmáticо ровее una zona de acceso de a lo menoв 0.5 nm de radio con una constricción abruptaa1 nm de profundidad. El lado extracelular es de 0.3-0.4 nm de radio, el cual disminuye progresivamente hasta unos 0.2 nm a una profundidad de 1 nm. Se estudia además la cinética de la reacción ligamen- liberación de TEA por el lado extracelular usando un análisis que considera las fluctuaciones de la conductancia del estado abierto. Los datos cinéticos indican que el bloqueador se liga en una reacción de seudoprimer orden con una energia de activación de 18 kT. Los resultados indican que el canal tiene dos grandes regiones de ассево y que la region de máxima resistencia es a lo más de 0.35 nm de largo.

The calcium activated K* channel from skeletal muscle is representative of calcium activated K* channels. These channels have both large conductance and high selectivity. In order to understand how these channel properties can coexist I have studied the interaction between quaternary ammonium compounds and the channel. These compounds have been used previously to probe the grовB structura1 features of the ionic conduction pathways of other potassium channels. Channels vere incorporated into planar phospholipid bilayer membranes, and single-channel currents vere measured in the precence of ammonium-derivatives cations in the aqueous phase. The main results are the following: Organic cations can block the the channel in a voltage dependent manner. When added to the cytoplasmic side all movovalent blockers appear to interact with a site located at 27 % of the electrical potential drop measured from this side. The blockade can be relieved by increasing the K* concentration in the blocker's side, in the opposite side or in both, shoving that the blocker occupies a site inside the K* conduction pathway. The relation betveen blocker structure and affinity by the binding site indicates that the cytoplasmic side is hydrophobic but the extracellular side is polar. The results lead to a picture of the channel containing vide nonselective cytoplasmic opening of 1 nm in depth, a folloved by a narrow costriction smaller than 0.25 nm in diameter. The extracellular side presents an opening of 0.3-0.4 nm in radius that gradually decreases at 1 nm of depth. Kinetic properties of blockade by TEA at the extracellular side vere also studied by a method that considers the fluctuations of open state current. The kinetic data showed that the blocker binds according to a pseudo first order reaction, with an activation energy of 18 kT. K The above results indicate that the calcium activated channel has two large accеss sites, where approximately half of the total voltage drops. These data predict that the region connecting the tvo access вites is a narrov pore shorter than 0.35 nm.